بقع سوداء على زجاجات ملونة بمسحوق الكروميت – الأسباب

يتميز الكروميت (FeCr₂O₄) بنقطة انصهار عالية للغاية (حوالي 2180 درجة مئوية). أما زجاج الصودا والجير المستخدم في صناعة الزجاجات، فينصهر عند درجة حرارة تتراوح بين 1400 و1550 درجة مئوية فقط . ولا ينصهر هذا الزجاج بالكامل، بل تذوب أيونات الكروم الثلاثي (Cr³⁺) لتمنحه اللون. أما الجزيئات الكبيرة الحجم، فتحتفظ ببلورات الكروميت الصلبة، مما ينتج عنه بقع سوداء أو أحجار.

1. الحجم المفرط لجزيئات مسحوق الكروميت الخام (السبب الأساسي الأكثر شيوعاً)

• وجود جزيئات خشنة يزيد حجمها عن 100 ميكرومتر : يتفاعل سطح الجزيئات بشكل طفيف فقط، بينما لا يتفكك لبها الداخلي. وتشكل حبيبات الكروميت الصلبة المتبقية بقعًا سوداء صلبة مرئية. ويمكن ملاحظة نوى الكروميت غير المتفاعلة تحت المجهر بعد التقطيع.
• بالنسبة للزجاجات الخضراء المعتادة للبيرة، يُنصح باستخدام منخل بفتحات 325 مش (≤45 ميكرومتر) . ويلزم استخدام منخل بفتحات 200 مش كحد أدنى (≤74 ميكرومتر). سيؤدي تراكم بقايا المنخل بشكل مفرط في المسحوق الخشن أو التكتلات إلى ظهور بقع سوداء كبيرة.
• تكتل المسحوق: لا يمكن تفتيت الكتل الناتجة عن الرطوبة أثناء خلط الدفعات، مما يؤدي إلى تكوين “جزيئات خشنة زائفة” محليًا وأيضًا إلى ظهور بقع سوداء.

2. ضعف تجانس مزيج الدفعة والإثراء الموضعي

نسبة إضافة مسحوق الكروميت منخفضة (عادةً 0.2-0.6%). يؤدي عدم كفاية وقت الخلط، أو انخفاض كفاءة الخلاط، أو التفاوت الطبقي الناتج عن اختلاف الكثافة النوعية الكبير بين المواد الخام، إلى تركيز موضعي لمسحوق الكروميت. لا تستطيع الجزيئات المتداخلة التفكك أثناء الانصهار، مما ينتج عنه بقع سوداء أو داكنة.

3. عملية انصهار غير كافية

1. انخفاض درجة حرارة الفرن أو عدم كفاية وقت انصهار كومة الخلطة : تنصهر الطبقة السفلية من الخلطة بسرعة بينما يكون وقت بقاء الطبقة العلوية قصيرًا. لا يتفكك الكروميت بشكل كافٍ. تؤدي درجة الحرارة غير الكافية عند المخرج والموقد الأمامي إلى دخول جزيئات غير ذائبة إلى عملية التشكيل.
2. جو مُختزل : يؤدي نقص الأكسجين داخل الفرن أو زيادة مسحوق الكربون إلى اختزال موضعي قوي، مما يُغير اللون ويُرسب الحديد المعدني والكروم منخفض التكافؤ مُشكلاً بقعًا سوداء معدنية. يجب الحفاظ على جو مؤكسد لتلوين الكروميت؛ ويمكن إضافة كمية صغيرة من نترات الصوديوم كمؤكسد.
3. عدم كفاية الحمل الحراري والتحريك في الزجاج: تفتقر الجزيئات غير المذابة إلى الوقت الكافي للتآكل والذوبان بواسطة الزجاج المنصهر.

4. بقع سوداء غريبة ناتجة عن الشوائب

• الشوائب ذات درجة الانصهار العالية المرتبطة بشكل طبيعي بمسحوق الكروميت: الشوائب الخشنة، والماغنيتيت، وبرادة الحديد المعدني، وشوائب المعادن الثقيلة التي تُشكّل أيضًا بقعًا سوداء. يجب التحكم في شوائب ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)، وأكسيد الكالسيوم (CaO)، والحديد العنصري في مسحوق الكروميت.
• تقشر المواد الحرارية للفرن: رقائق من طوب الكروم والمغنيسيا والمواد الحرارية تدخل الزجاج المنصهر. تختلف الخصائص المجهرية لهذه البقع السوداء عن أحجار الكروميت الموجودة في المواد الخام؛ ويمكن التمييز بينهما عن طريق الفحص المقطعي.
• المعادن والشوائب المقاومة للحرارة التي يتم جلبها من الزجاج المعاد تدويره.

طريقة التعرف السريع

1. تبقى بقع سوداء صلبة بعد التلميع → جزيئات كروميت الإسبينيل غير المنصهرة (مشكلة حجم جزيئات مسحوق الكروميت)
2. بقع سوداء مصحوبة بفقاعات صغيرة وملمس ناعم ← في الغالب حديد معدني مترسب ناتج عن جو مختزل
3. ظهور مفاجئ للبقع السوداء مباشرة بعد تغيير الدفعة أو مسحوق الخام ← فحص أولي لبقايا المنخل وتوزيع حجم جزيئات مسحوق الخام

الإجراءات التصحيحية المقابلة

1. مسحوق الكروميت: نستخدم مسحوق كروميت بحجم 325 مش مخصص للزجاج . نتحكم بدقة في بقايا المنخل، ونختبر توزيع حجم الجسيمات، ونزيل الجسيمات التي يزيد حجمها عن 100 ميكرومتر. نحافظ على جفاف المسحوق ونفكك التكتلات.
2. الخلط على دفعات: قم بتمديد وقت الخلط لضمان التجانس وتجنب التطبق.
3. الصهر: تثبيت درجة حرارة الفرن وضمان وقت كافٍ للتكرير والاحتفاظ؛ الحفاظ على جو مؤكسد وتجنب استخدام عامل اختزال الكربون الزائد.
4. قم بمعالجة الزجاج المكسور مسبقًا لإزالة الحديد والشوائب؛ وافحص بانتظام تقشر المواد الحرارية في الفرن.